辉夜号[1](日语:かぐや,英语:KAGUYA)又称辉夜姬号[2]、月亮女神号(日语:セレーネ,英语:SELENE),是日本发射的月球人造卫星,耗资2.7亿美元,日本宇宙航空研究开发机构人员表示此计划是继美国《阿波罗计划》后规模最庞大的月球计划。辉夜号在当地时间2007年9月13日10时35分搭乘H2A-13火箭,从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心成功升空,开始了其为期一年的旅程[3]。辉夜号已经历过两次延期发射,第一次是从2007年8月16日延期到9月13日,第二次是从9月13日再延期到14日(协调世界时)。
命名
“SELENE”一名是计划名称“Selenological and Engineering Explorer”的缩写,发想于希腊神话中月亮女神的名字塞勒涅。此外,日本一般习惯会为成功发射上太空的卫星再取一个“正式名称[4]”,而该卫星的正式名称则是“かぐや”[5],取自日本传说《竹取物语》中的“辉夜姬”。
发射之后,这颗卫星便很少再使用开发时的“月亮女神号”的名称,无论是ISAS(宇宙开发研究所)或是JAXA的宣传资料与报告上,皆是将本卫星称呼为“辉夜号”。
而两个子卫星,“中继星”命名为“翁”,“甚长基线干涉测量星”就命名为“妪”。取自日本传说《竹取物语》中的伐竹翁及其夫人,即是辉夜姬的养父和养母。
过程
以下时间以发射点时间为准:
- 2007年9月13日
- 2007年10月3日
- 辉夜号进入椭圆形绕月轨道
- 2007年10月8日
- 辉夜号释放第一个子卫星
- 2007年10月11日
- 辉夜号释放第二个子卫星
- 2007年10月18日
- 辉夜号用5天时间变轨,进入圆形绕月轨道,在月球上空100公里绕月
- 2007年11月7日
- 2009年6月11日3时25分
- JAXA结束任务,让辉夜号主体坠落于月南半球的优湖。
设计
辉夜号主要分为三部分:
- 重量: 53公斤
- 体积: 1.0 x 1.0 x 0.65 米
- 高度控制系统: 假想轴平衡系统
- 动力: 70瓦
- 最初轨道:椭圆形轨道(100公里 x 2400公里)
- 轨道倾角: 90度
- 重量: 53 公斤
- 体积: 1.0 x 1.0 x 0.65 米
- 高度控制系统: 假想轴平衡系统
- 动力: 70瓦
- 最初轨道:椭圆形轨道(100公里 x 800公里)
- 轨道倾角: 90度
主要任务
辉夜号在发射20天后会进入椭圆形绕月轨道,之后还释出两个子卫星,分别在月球正面和背面运行,用作通讯和采测重力。辉夜号主卫星则将会在35天后逐步进入圆形绕月轨道,飞越月球两极,于月球上空100公里绕月运行一年,进行各种观测,以阐明月球的起源和演化,并在未来使用它,有关研究结果会在2009年公布。
仪器
辉夜号搭载了14台观测设备,仪器的精确度是过往的10倍至100倍,主要用来探勘月球地形,元素分布和月球重力,并寻找岩浆海洋。科学家认为这些数据有助研究月球的形成过程。[8]辉夜姬探月卫星发射时共携带14项观测仪器,可分为调查月球表面物质的装置,调查月球地形与地底构造的装置,调查月球环境的装置,调查月球重力分布的装置,从月球调查地球的装置及清晰拍摄月球与地球的装置六大类,另有太阳能板及高增益天线等其他装置:
调查月球表面元素分布状况的装置。由于月表受太阳照射吸收X射线,用X射线测定从月球物质释出的X射线,可观测构成元素的分布。
调查月球表面元素分布的装置。月球表面的物质吸收宇宙射线,会释放同为放射线的伽玛射线。经由此测定,可检测出元素的存量。同时也可以寻找月球上的水。精确度为过去的十倍。
以可见光及近红外线摄影的装置。用于调查岩石的种类与分布,分辨率为20米,所获得的岩石分布资讯,精密度为过去的10倍。
从可见光至红外线的带宽,观测卫星正下方500米的狭小范围。利用将波长约500~2600奈米的区域分割成296个加以辨别的方式,连矿物的种类都能标定。
利用向前与向后的两个摄影机,拍摄月球表面的照片。分辨率为10米。透过观测,可取得月球表面的详细立体地图。
利用5兆赫的电波,了解月球地底构造的装置。运用4根长15米的天线,详细观测来自2~5公里深处的反射电波,探索地层的构造等。原理类似鱼群探测机。
朝向卫星正下方发射激光光,精密测定光线反射的时间。根据测定的时间计算卫星与月面间的正确距离。调查月球的标高后,制作精密的地形图,观测期间将测定3000多万个地点。
辉夜号所用的磁力计可测量地球磁场10万分之一的微弱磁场。为避免受卫星本身仪器所发出的磁场干扰,携带于长12米的天线杆端。
利用多部检测器探查照射月球表面的宇宙射线。未来人类若在月球表面活动,会影响人类的宇宙射线之测定。同时在主卫星面向月球的一测装设射线侦测器,可调查月球断层活动的情形。
探查月球四周等离子的装置。利用4部感应器观测月球四周之离子及电子的能量与方向。同时也以反射电子观测月球表面的磁场异常。
VRAD卫星发射电波,用于表面重力的精密观测与电离层观测。重约50公斤,沿着距近月点100公里、远月点800公里的椭圆轨道绕行。
当辉夜号飞到月球背面,继续进行观测时所用。因可准确测定辉夜号的轨道,使月球重力的测定达到极高的准确度。重约50公斤,环绕近月点100公里、远月点为2400公里的轨道飞行。
VRAD卫星发射电波,用于表面重力的精密观测与电离层观测。重约50公斤,沿着距近月点100公里、远月点800公里的椭圆轨道绕行。
可观测地球的极光等。利用环绕月球轨道飞行的机会,同时捕捉地球南北两极的极光。
共有2台分别为广角与远摄的高清照相机。拍摄月球看地球升起的“地球现身”首部动画。一分钟动画传送到地球约需20分钟。
约23平方米,等同于13块塌塌米的大小。太阳能板的配置方式为单独一片,非对称式。
负责将观测数据传回地球或和子卫星的传输。
重力观测的方式
测量月球重力的方式有两种,一种是利用卫星的变动而测得,准确率较低;另一种则为相对VLBI,准确率高出前一方法之十倍。
测量月球背面重力的方法是由地球发射向中继卫星的电波,测量中继卫星的运动情况,同时中继卫星也向主卫星(辉夜号)发射电波,测量主卫星的运动,然后由多普勒计量度分析月球重力。正面则是直接由地球发射电波到主卫星上,在接收反射电波,即可知重力大小。
由地面站接收来自卫星的和一个星体(或类星体,方向和位置关系已知且能量强的星体)的电波,得知时间和位置的差异,即可得这三点的三维位置关系。
成果
辉夜号地形相机拍摄的月球南极沙克尔顿坑内部的分析显示,几乎没有裸露的水冰。调查月球背面莫斯科海发现其形成时间比过去估计结果早了5亿多年。搭载的日本放送协会摄像机成功拍摄了“満地球の出”、“月面”,在2009年2月9日半影月食 (对月球来说为日食)发生时,首次拍摄到地球形成的倍里珠。[9]子卫星“翁”成功观测月球背面的重力异常,增加了大碰撞说的可信度。
辉夜号准确测量了月球两极的日照量,确认月球两极有永久的阴影区,此后NASA的月球坑观测和传感卫星确认月球存在水。其它发现还包括月球表面存在铀矿、[10]确认由阿波罗15号着陆产生的痕迹、确认月球表面下存在月球熔岩管,可以作为人类未来在月球居住区域的遮蔽物;[11]任务结束后成功控制坠落,也为未来无人登月进行了技术验证。
参见
外部链接
参考文献
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